البوليمرات المثالية - البوليمرات التي توازن بين الخصائص الفيزيائية والآثار البيئية - لا توجد ، ولكن polybutylene terephthalate (PBAT) أقرب إلى الكمال من الكثير.
بعد عقود من الفشل في إيقاف منتجاتها التي تنتهي في مدافن النفايات والمحيطات ، يتعرض صانعو البوليمر الاصطناعية للضغط لتحمل المسؤولية. كثيرون يتأرجحون جهودهم لتعزيز إعادة التدوير لصد النقد. تحاول الشركات الأخرى معالجة مشكلة النفايات من خلال الاستثمار في المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي مثل حمض البوليليك (PLA) واسترات الأحماض الدهنية متعددة الهيدروكسي (PHA) ، على أمل أن يخفف التحلل الطبيعي على الأقل بعض النفايات.
لكن كل من إعادة التدوير واليوديومرات الحيوية تواجه عقبات. على سبيل المثال ، على الرغم من سنوات من الجهود ، لا تزال الولايات المتحدة تعيد تدوير أقل من 10 في المائة من البلاستيك. والبوليمرات القائمة على الحيوية-غالبًا ما تكون منتجات التخمير-تكافح من أجل تحقيق أداء وحجم البوليمرات الاصطناعية التي تهدف إلى استبدالها.
يجمع PBAT بين بعض الخصائص المفيدة للبوليمرات الاصطناعية والحيوية. وهي مشتقة من المنتجات البتروكيماوية المشتركة - حمض تيريفثاليك المكرر (PTA) ، وحمض البوتانديول وحمض الأديبيك ، لكنه قابل للتحلل. باعتبارها بوليمر اصطناعي ، يمكن إنتاجها بسهولة ، ولديها الخصائص الفيزيائية اللازمة لجعل الأفلام المرنة مماثلة لتلك الموجودة في المواد البلاستيكية التقليدية.
الاهتمام في PBAT في ارتفاع. يشهد المنتجون المنشأون مثل BASF في ألمانيا و Novamont في إيطاليا زيادة الطلب بعد عقود من رعاية السوق. ينضم إليهم أكثر من نصف دزينة من المنتجين الآسيويين الذين يتوقعون أن يزدهرت الأعمال التجارية للبوليمر مع دفع الحكومات الإقليمية من أجل الاستدامة.
يعتقد مارك فيربروجن ، الرئيس التنفيذي السابق لشركة PLA المصنعة NatureWorks والآن مستشار مستقل ، أن PBAT هو "أرخص وأسهل منتج للبلاستيك الحيوي للتصنيع" ، ويعتقد أن PBAT أصبح المرنة الحيوية المرنة البارزة ، فهي قبل poly scinatiniol butanediol ( PBS) والمنافسين PHA. ومن المحتمل أن يحتل المرتبة إلى جانب PLA كأهم اثنين من المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي ، والتي يقول إنها أصبحت المنتج المهيمن للتطبيقات الصلبة.
وقال راماني نارايان ، أستاذ الهندسة الكيميائية بجامعة ولاية ميشيغان ، إن نقطة البيع الرئيسية لـ PBAT-قابلية التحلل الحيوي-تأتي من روابط الإستر ، بدلاً من الهيكل العظمي للكربون في البوليمرات غير القابلة للتحول مثل البولي إيثيلين. يتم تحلل روابط الإستر بسهولة وتلفها الإنزيمات.
على سبيل المثال ، حمض بولييلاكتيك و PHA هما من البوليسريدات التي تتحلل عندما تنكسر روابط الإستر. لكن البوليستر الأكثر شيوعًا - البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) ، المستخدم في الألياف وزجاجات الصودا - لا ينهار بسهولة. وذلك لأن الحلقة العطرية في هيكلها العظمي تأتي من PTA. وفقًا لنارايان ، فإن الحلقات التي تعطي خصائص هيكلية تجعل الكارهة للحيوانات الأليفة. وقال: "ليس من السهل الدخول إلى الماء وتبطئ عملية التحلل المائي بأكمله".
BASF يجعل polybutylene terephthalate (PBT) ، بوليستر مصنوع من بوتيانديول. بحث الباحثون في الشركة عن بوليمر قابل للتحلل يمكن أن ينتجوه بسهولة. لقد استبدلوا بعض PTA في PBT بحمض الجليكوليك الدياكيد الدهني. وبهذه الطريقة ، يتم فصل الأجزاء العطرية من البوليمر بحيث يمكن أن تكون قابلة للتحلل. في الوقت نفسه ، يتم ترك ما يكفي من PTA لمنح البوليمر خصائص فيزيائية قيمة.
يعتقد Narayan أن PBAT قابلة للتحلل أكثر بقليل من PLA ، مما يتطلب السماد الصناعي للتحلل. ولكن لا يمكن أن تتنافس مع PHAs المتاحة تجاريا ، والتي يمكن تحللها في الظروف الطبيعية ، حتى في البيئات البحرية.
غالبًا ما يقارن الخبراء الخواص الفيزيائية لـ PBAT ببولي إيثيلين منخفض الكثافة ، وهو بوليمر مرن يستخدم لصنع أفلام ، مثل أكياس القمامة.
غالبًا ما يتم خلط PBAT مع PLA ، وهو بوليمر جامد ذو خصائص تشبه البوليسترين. تعتمد علامة BASF's Ecovio على هذا المزيج. على سبيل المثال ، تقول Verbruggen أن حقيبة التسوق القابلة للسماد تحتوي عادةً على 85 ٪ PBAT و 15 ٪ PLA.
يضيف Novamont بعدًا آخر إلى الوصفة. تمزج الشركة PBAT وغيرها من polyesters aliphatic العطرية القابلة للتحلل مع النشا لإنشاء راتنجات لتطبيقات محددة.
وقال ستيفانو Facco ، مدير تطوير الأعمال الجديد للشركة: "على مدار الثلاثين عامًا الماضية ، ركزت Novamont على التطبيقات التي يمكن أن تضيف فيها إمكانيات التدهور قيمة إلى المنتج نفسه. "
سوق كبير لـ PBAT هو المهاد ، الذي ينتشر حول المحاصيل لمنع الأعشاب الضارة والمساعدة في الاحتفاظ بالرطوبة. عند استخدام فيلم البولي إيثيلين ، يجب سحبه وغالبًا ما يتم دفنه في مدافن النفايات. ولكن يمكن زراعة الأفلام القابلة للتحلل الحيوي مباشرة إلى التربة.
سوق كبير آخر هو حقائب القمامة القابلة للسماد لخدمة الطعام ومجموعة المنزل من نفايات الطعام والفناء.
تم بيع أكياس من شركات مثل Biobag ، التي حصلت عليها Novamont مؤخرًا ، في تجار التجزئة لسنوات.
وقت النشر: 26-11-21